§ 2.2 Крепеж как основа соединения деталей

В предыдущем параграфе были рассмотрены разновидности деталей и узлов, которые могут использоваться для сборки моделей роботов различных типов. Однако создание робота или любого другого механизма подразумевает соединение этих деталей в единое целое. Соответственно, необходимо что-то, что позволит надежно скрепить детали между собой и собрать таким образом нужную конструкцию.

Один из принципов, на котором построены конструкторы «Эвольвектор», заключается в максимально возможном приближении методов работы с деталями к тем, которые существуют на промышленных предприятиях и при конструировании настоящих машин, в том числе и промышленных роботов. Только в этом случае компетенции, полученные при конструировании роботов из конструктора, могут претендовать на звание инженерных.

Исходя из этого, в робототехнических конструкторах «Эвольвектор» для соединения деталей выбраны настоящие машиностроительные крепежные изделия (можно говорить просто «крепеж»). Они представляют собой детали, которые специально созданы для соединения других деталей.

В машиностроении существует огромное количество разновидностей крепежных изделий. Однако в конструкторе применяются исключительно винты, гайки, шайбы и втулки (примеры показаны на рис. 2.1.10) и то только вполне конкретных видов, чтобы процесс сборки был более универсальным и простым.

Все эти крепежные детали и нюансы их применения будут последовательно рассмотрены в дальнейшем при выполнении практических заданий и проектов. А начинать их изучение лучше всего со знакомства с принципом соединения деталей с помощью винтов и гаек. Особенность этих деталей заключается в том, что на их цилиндрическую поверхность нанесена резьба.

Резьба — это расположенные на цилиндрической поверхности по винтовой линии чередующиеся выступы и впадины.

Пример наружной резьбы, нанесенной на цилиндрический стержень, показан на рисунке 2.2.1

 

Рис. 2.2.1. Внешний вид наружной резьбы

 

У винтов резьба нанесена на внешнюю поверхность и называется «наружная», а у гаек, соответственно, - на внутреннюю и носит название «внутренняя». При накручивании гайки на винт выступы резьбы гайки попадают во впадины резьбы винта, а выступы винта - во впадины гайки. Благодаря тому, что впадины и выступы идут по винтовой линии, то при вращении гайки относительно винта она перемещается вдоль оси винта. Такое соединение винта и гайки называется резьбовым соединением.

Резьба обладает целым рядом параметров, на основе которых составлена ее классификация. Это форма профиля, диаметр, шаг между выступами и направление заходов. Все возможные их значения рассматривать не имеет смысла, так как в конструкторах используется крепеж с конкретными фиксированными параметрами. Для соединения металлических деталей между собой в комплекте идут винты и гайки с метрическим профилем (угол 60º между соседними витками), диаметром резьбы 4 мм, шагом 0,7 мм и правым направлением (чертеж с размерами представлен на рис. 2.2.2).

Начиная с главы 4 в проектах будут активно использоваться электронные модули. В зависимости от их типа они могут крепиться к роботам либо с помощью такого же крепежа М4, что и обычные детали, либо посредством крепежных деталей с резьбой М3. Во втором случае наружный диаметр резьбы будет 3 мм, шаг 0,5 мм, ну и направление витков также правое.

 

Рис. 2.2.2. Чертеж с изображением наружной метрической резьбы в разрезе для диаметра винта 4 мм

Направление резьбы определяет направление вращения гайки (по часовой или против часовой стрелки) для накручивания ее на винт и скручивания с него. Весь крепеж, применяемый для сборки моделей из конструктора, имеет исключительно правое направление витков резьбы. Возьмите в руки гайку и накрутите ее на винт, чтобы убедиться, что гайка накручивается на винт, если ее вращать по часовой стрелке. А откручивается в обратном направлении, то есть против часовой стрелки. Направления вращения гайки на винт с правой резьбой для случаев накручивания и скручивания показаны на рисунках 2.2.3 А и 2.2.3 Б соответственно.

 

А	Б
Рис. 2.2.3. Направление вращения гайки и направление ее движения по винту при правом направлении резьбы (А — накручивание на винт, Б — скручивание с винта)

 

Внимание! При накручивании гайки на винт необходимо следить за тем, чтобы выступы резьбы гайки точно попадали во впадины винта. При выполнении этого условия гайка накручивается руками легко, без усилий и ориентирована ровно по оси винта. В этом случае говорят, что гайка закручивается по резьбе. Если же в самом начале накручивания возник перекос гайки относительно винта, то гайка может начать закручиваться не по резьбе (выступы гайки оказываются поверх выступов винта). Тогда возникает большое сопротивление к закручиванию и надо прикладывать большие усилия для дальнейшего вращения гайки. Если в такой ситуации продолжить крутить гайку с применением инструмента, то резьба крепежных деталей будет смята и они потеряют крепежную способность. Говорят, что резьба сорвана. Для того чтобы гайка накручивалась по резьбе, необходимо ее прислонить к резьбовой части винта и вначале вращать против часовой стрелки, пока не почувствуете щелчок. Сразу после этого вращайте по часовой стрелке, контролируя ее ориентацию относительно винта. Будьте внимательны, чтобы не портить детали.

 

Крепежные изделия являются стандартными деталями, т.е. их конструкция, форма и возможные размеры четко прописаны в соответствующих российских и международных стандартах. На каждый тип винта или гайки существует свой стандарт. В этих же документах установлены и требования к обозначению изделий. В общем случае оно может быть длинным с записью максимальной информации. Должны указываться величина шага между витками, точность изготовления детали, материал самого крепежного изделия и его покрытия. Для сборки моделей роботов из конструктора все эти данные не нужны, т. к. для всех практических заданий и проектов используется один и тот же универсальный крепеж, входящий в комплект набора. Поэтому в инструкциях по сборке моделей для простоты будут использоваться графические изображения крепежных деталей и приводиться их количественные характеристики в виде диаметра и длины резьбы, если речь идет о винтах.

Например, для винта с диаметром резьбы 4 мм и длиной 8 мм обозначение будет Винт М4х8 или просто М4х8. Для гаек будет Гайка М4 или только М4.

При подготовке конструкторской документации для производства какой-либо машины на чертежах принято изображать резьбу упрощенно без подробной отрисовки выпадов и впадин. Поэтому на трехмерных схемах сборки моделей детали с резьбой будут также показываться упрощенно. Примеры таких изображений представлены на рисунке 2.2.4.

 

Винт М4х10	Гайка М4	Гайка М4 с пластиковым контрением	Шайба d4 плоская	Шайба d4 пружинная
Рис. 2.2.4. Изображения крепежных деталей, которые использованы для составления графических схем в инструкциях по сборке моделей роботов

 

Порядок использования крепежа для соединения деталей следует из конструкции крепежных деталей. У винта диаметр головки больше, чем резьбовой части. Опорные плоскости у гайки также имеют больший размер. Соответственно, если в соединяемых деталях имеются отверстия с диаметром близким к диаметру резьбовой части винта, то винт продевается через них, а с другой стороны накручивается гайка. Гайка (или винт и гайка одновременно) вращается до тех пор, пока крепежные элементы не упрутся с двух сторон в детали.

 

Внимание! При изучении принципов работы с крепежом и при дальнейшем изучении принципов конструирования роботов используются металлические детали, входящие в комплект конструктора. Однако указанные принципы и рассматриваемые в них законы физики, разумеется, справедливы и для других форм деталей. К примеру, полученные знания могут быть использованы на уроках технологии в школе при изучении современных технологий: технологии 3Д-печати или лазерной резки листовых материалов, технологии сборки и программирования роботов.

 

Для того чтобы соединение деталей было прочным и жестким, необходимо создать достаточное усилие прижима деталей друг к другу. Оно обеспечивается взаимной затяжкой винта и гайки, которая выполняется с помощью предназначенного для этого инструмента. В конструкторах «Эвольвектор» применяются в основном винты с головкой, предназначенной для использования шестигранного ключа. В редких случаях используются винты со шлицами в головке — такие затягиваются с помощью крестовой отвертки. Все гайки шестигранные, поэтому они удерживаются и затягиваются рожковыми гаечными ключами подходящего размера. Указанные инструменты показаны на рисунке 2.2.5.

 

Шестигранный ключ	Крестовая отвертка	Рожковый гаечный ключ
Рис. 2.2.5. Примеры инструментов для затяжки резьбовых крепежных деталей

 

Рис. 2.2.6. Процесс затяжки соединения

 

 

 

 

Написать отзыв

Ваше Имя:


Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо           Хорошо

Введите код, указанный на картинке: